有愈来愈强有力的证据表明，温室气体正在使气候发生变化，然而，这到底是怎么一回事，尚未弄清楚。

海洋在变暖，浮游生物在死亡，洪水在吞食着大地。在加利福尼亚，气候以一种独特的方式行事。在南极洲情况也是如此，那里随着冰层的融裂，一些意想不到的花也开放了。而在地球的另一端，受了数十年北极寒冷天气影响发育不良的树木行将发出嫩芽。在南部非洲，雨水似乎也会变得缺少。

在全世界，人们都感到对气候有点捉摸不透，这一点确实如此：正如农夫和海员所知道的那样，就其本质而言，气候是善变的。这可能与影响气候的多种因素的协同作用（conspiracy）有关。

在某些压力集团、保险公司、政府机构和各种其他部门中，有的人相信这种协同作用。他们认为，人类释放进大气层中的温室气体——主要是二氧化碳（CO₂）、甲烷和氟氯化碳（CFCs）——，正在使地球变暖，并使气候发生变化。然而，科学证据尚未完全支持这种观点。气体被释放出来这是事实，而且从平均上看它们的影响会使地球变暖，但对其程度却难以预测。从这种意义上讲，有理由怀疑温室气体是否真的会对气候起不良的影响，因为还没有明显的证据表明事情确实就是这样◆气候的确已经发生了变化，在本世纪中，地球的温度升高了约半度。然而温室气体，就其整个危险性而言，可能并没有对气候变暖起到什么坏作用，如果想证明它们确实起了一定的坏作用，只知道它们的存在和值得怀疑之处还是不够的。

在关于全球变化的科学中，更密切相关的证据被称作指纹印（fingerprinting），有了对气候如何运作的足够充分地了解，就有可能预测大气层变化的地区性关系以及它们吻合在一起的方式。如果在自然界中能找到这种模式，就可以把它看作是大气层变化对这种效应负责的明确的证据。全世界的科学家都在追求这种指纹印。最近，它们已经取得了明显的进展，这在很大程度上是认识到：温室气体并非是人类对大气层的唯一影响。

清楚的指纹印并不会结束关于气候变化的争论。在指纹印中，变化的模式要比变化的大小更为重要。然而就造成的损失而言，往往是变化的大小在起作用。关于这一问题的不确定性依然存在，从而给乐观主义者和悲观主义者都留下了各持己见的余地，尽管如此，这种争论可能会从是否有一种人为的变化存在的问题变成这种变化的确切的属性会是什么的问题。这里又是变化的模式在起作用。

认为温室气体影响气候的观点，建立在相当简单明了的物理学基础之上。这些气体大都能透过使地球变暖的阳光，但吸收红外辐射，通过这种方式可使地球辐射出的热量进入太空。但要详细地预言这到底是怎么一回事，还有待于关于气候的复杂的计算机模型。在改变大气层的同时增加预计在未来会产生的温室气体，这些模型就可以预测跨越全球而尤其在极地表现得更为明显的变暖效应。

但是，这些模型本身也有缺点。其一，尽管它们很好地模拟了现在的情况，但对过去的模拟却不那么好，对将来亦如此。特别是，它们倾向于这样一种预测：从19世纪初到现在，其间的CO₂含量的变化应该引起平均温度比观测到的更大的升高。有批评意见认为，这些模型对CO₂过于灵敏，因此它们的预测结果似乎有点被夸大了。

最近的研究认为，这一问题并非像人们所说的那样大的程度上产生于这些模型本身。自工业革命以来，化石燃料的燃烧并不是只向大气层释放CO₂，而且还释放出硫化物。这些硫化物——硫的氧化物（SO₂）参与反应形成的粒子，与CO₂的行为颇为不同。它们在空气中多半只作短暂停留，而不是变成全球大气层中的一种半永久性加入物，因此它们倾向于只产生一种更局部化的影响，而且它们在正常情况下只对进入大气层的辐射，而不是穿击大气层的辐射起一种阻挡作用。因此它们所起的是一种冷却而不是加热作用。

1991年菲律宾的皮纳图博火山爆发，就是这一点最明显的证明。它以足够高的高度喷射出大量的尘埃和硫化物进入大气层，这些物质要经过几十年的时间才能沉降下来。关于气候变化的政府间专门小组（IPCC）因而作出预言：80年代末的气候变暖，可以有重点地加以检验和改变。正是皮纳图博火山效应提供了很好的证据，至少大气层的某些方面能得到颇为合理地了解。

在几天的时间内，皮纳图博火山将大约两千万吨的SO₂喷射进大气层。每年，人类要释放出8倍于这—数量的SO₂。人为造成的硫化物很快就从天空中沉降下来，因此它所产生的影响要比皮纳图博火山散发在全球各地的硫化物环状物的影响小一些。然而，毕竟它还是造成了一定的影响，而且研究表明，在统计上是值得注意的。去年，气候模型研究人员已试图通过纳入SO₂来改善他们的以（302为基础的模拟。其效应是很显著的。

美国加利福尼亚州的苏伦斯 · 利弗英尔国家实验室等研究单位的科学家们的一项研究，将实际情况同由一种模型得到的预测结果相比较，旨在检验一种指纹印。这种模型是在4种不同的条件下运作的：在工业化以前，CO₂和SO₂的散发量均低；现在，这两种气体的含量都较高；SO₂量高而CO₂量低；SO₂量低而CO₂量高。在高-SO₂/高-CO₂情况下的模式，提供了同目前的气候吻合得最好的结果。而且这和吻合的精确程度正与日俱增。这种模式是由数据得出的如同一艘船从迷雾中驶出一般。

其他的研究人员采用的是不同的方法。汉堡的马克 · 普朗克研究所仅采用CO₂变暖效应得出了“指纹印”，尽管其他地方的科学家对他们关于统计学上的意义的断言提出了疑义。在英国，Hadley气候研究所的科学家们考察了CO₂和SO₂随时间而产生的综合效应。他们利用像1980年那样的大气层状况建立的模型，并对其进行了两次运算。在第一次运算中先是利用记录数据，然后再采和IPCC的预测结果，提高了CO₂的含量。在另一次运算中，他们也将硫化物加进来一起考虑。结果表明：只有CO₂含量增加的世界，要比真实世界变暖得更快。然而，加入了SO₂的世界同真实世界中的温度变化十分吻合，而且它的温度和湿度模式也与观测结果十分接近。

这种模型尚远不完善。它既没有考虑可能在云层中存在的SO₂效应，也没有考察含量虽然较少但仍可能值得注意的污染物质。但是，由于它对这去的情况模拟得相当好，因此也值得注意看看它能对未来的情况作出什么样的预测。其结果与那些用包括海洋和大气层在内的模型得到的结果广泛相似。假设对CO₂含量的增加几乎未加检测，全球温度10年内升高了0.2℃（0.4℉）。CO₂的增加产生的影响要超过仍旧很强的SO₂的冷却效应。这便意味着，当化石燃料用完后，在一段时期内的变暖情况可能会更恶化。硫化物的含量将会急减，而CO₂仍将保持高含量。

在北极地区预测的变暖情况最为严重。在那里，这种变暖作用因海洋中的冰覆盖层的变化而加强。但总的看来，陆地上空的温度上升要比海洋上空厉害。事实上，在海洋上空的某些地方的温度还有所下降。这些温度下降可能反映了海流的变化，它可能会在世界上较暖的地方引起局部冷却。由一个更温暖的地板引起的北大西洋盐度的变化，可能改变目前使欧洲变暖的海流，使欧洲相对世界其余地方说来变凉一点，尽管这样，不是从绝对意义上讲。

这种模型表明，非洲和南美洲会变得更暖一些，中国不会变得像它本来应该变得那样暖，因为这种模型假定的是中国燃烧大量的煤，因此造成一种硫化物“伞”，对自己起了一种冷却作用，然而这种硫化物“伞”会使它的城市被烟雾包围起来，并且使这个国家浸透在酸雨之中。

雨、酸和其他一些东西将会增长。在一个更温暖的世界，将会有更多的水分从海洋中蒸发出来。这些水分中的一部分在南极降落，并在那里以雪的形式堆积起来，这可能会对由于温暖的海水的扩展和冰川的融化而引起的海平面升高起某种阻碍作用。然而在某些地方，降雨量会减少。南部非洲和南美的许多地方出现干旱，就像在墨西哥和美国部分地区出现的情况一样，东南亚许多地方的降雨量在减少，而温度的上升又大大降低了土壤的湿度。

对气候模型的讨论

这些预测并非是完美无缺和一定可靠。即使是最好的模型也仍然会有它的缺陷，它们对世界的考察还是相当粗略的，难以解决许多重要问题的细节，例如云的形成的物理细节。由于很多天气过程太微小，难以在这类模型中反映出来，因此它们作出的许多预测都是利用经验规律得出的。例如，在这种模型的一部分中，湿度、温度等因素是如何支配那部分的云度（cloudiness）。要使人们相信那些经验规律是普遍适用的，这对模型研究者来说是一种挑战。

但是，尽管存在着这些限制，目前最好的模型比起80年代初次测定温室气体效应时的模型来已有了很大的改进。它们包含了海洋的环流，而正是海洋驱动曹气候。在海洋上部三米深范围内存贮的热量，同在整个大气层中存贮的热量一样多。在海洋中发生的一些天气形成现象，其规模大到足以从模型中反映出来。

ENSO现象就是这方面最好的例子，厄尔尼诺现象（NI Nino），是一种与信风的逆转有关的太平洋中部变暖现象。南部地区的振荡（southern oscillation），是环绕全球，使气候发生变化的高压和低压区的一种模式，印度尼西亚上空的降雨带移向变暖的中太平洋地区；巴西东北部和非洲部分地区干旱。这些模式类型可以在模型中和世界上见到。

这些局部效应可以加入对全球的影响：通常持续约一年之久的ENSO现象，将大量的热量从海洋转移到大气层，从而使全球的平均温度升高，在这种机理可以用来解释许多近期发生的变暖现象，有许多比在过去几十年中所预料的更多的ENSO现象发生，加利福尼亚州La Jalla的斯克里普斯海洋地理研究所的Nicholas Grahan利用从70年代到80年代海洋表面的温度数据，作为对一种全球大气层模型的输入。这种模型从而恰如其分地得出了观测到的变暖的量和与记录或多或少相吻合的降雨量变化。

是否会是温室气体在某种程度上提高了ENSO现象出现的频率，并因此而导致变暖呢？没有证据表明事情会是如此简单。20年代和30年代出现的长期性的变暖，并没有厄尔尼诺现象伴随着发生。而且在海洋和大气层模型中也没有证据表明，一个更暖热的世界将会出现更大规模的厄尔尼诺现象。

这再次表明，这些模型只能用来初步探测厄尔尼诺现象，而不可能抓住它的结构的所有细微末节。厄尔尼诺现象同大气层之间的联系，可能使全球变得更暖，更潮湿，可能会增强太平洋变暖效应。这些模型也不能够探测出频率的变化，如像在最近几十年中厄尔尼诺现象所表现出来的那种情况一样，这种变化是一种每隔400年左右完全自然发生的现象。

这最适合于极端的气候现象——洪水、干旱和造成最大损失的同类现象。它们很少发生，而且它们的频率变化显得很缓慢。领导IPCC关于这些事情的研究工作的澳大利亚气象局的Neville Nicholls，只能提供一点点证据。澳大利亚遭受严重冷冻的情况要比过去少。在美洲，以大风暴形式带来的降雨量要比过去的多。提心吊胆的保险公司注意到，北大西洋的飓风要比过去少。这后一种变化与ENSO现象的增多有关，飓风可由来自非洲的暴风雨产生；萨赫勒地区的干旱意味着暴风雨更少，因此飓风也更少，一种特定的气候变化，可以产生赢和输家。

考察这些数据的另一种方法，不是去研究频率，而是测定时间。一位在贝尔实验室工作的科学家David Thomson研究了季节的时间测定，并且发现：经过几个世纪的缓慢的可预测的变化，它便杂乱无章起来。当他的分析结果在4月7日的《科学》杂志上发表时，Nicholls和他的同事们将怀着很大的兴趣去研究它。Thomson考察的是一个循环的状态变化，而不是它的频率。采用这种方法可以从以前遗漏的数据中得出许多有用的信息。例如，厄尔尼诺现象的时间测定。

这些研究可能对在一具象是变暖了的世界中的特定的气候变化作出长期的预测。它们不能将所有的不定性排除。但是，它们可以为更好地制作模型提供信息。模拟试验不仅可以提供对下一个世纪的预算，而且还可以提供关于下一年的愈来愈可靠的信息。对厄尔尼诺的预测，可以帮助生活在津巴布韦干旱地区的人民选择应该种些什么样的作物，这对他们来说是最为重要的事情。不论下一世纪的气候如何，它的影响将因更加短期的天气预报而减弱。

[The Economist，1995年4月1日]